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高源禹
一、Fenton反应原理
1、Fenton试剂利用过氧化氢与亚铁离子反应产生具有强化能力的羟基自由基(·OH)，用于氧化水中难分解的有机物。
2、亚铁离子氧化成铁离子(Fe3+)，铁离子有混凝作用，可用于去除部分有机物。
二、影响Fenton试剂氧化能力的因素
1、亚铁离子浓度
亚铁离子浓度应维持在亚铁离子与其反应物之浓度比值为1：10~50(wt/wt)
2、过氧化氢浓度
过氧化氢浓度越高的情况下，其氧化反应产物更接近于最终产物。过氧化氢浓度过高，反而造成反应速率可能不如预期一样增加。以连续的方式加入低浓度的过氧化氢，可得到较好的氧化效果。
3、反应温度
当过氧化氢浓度超过10~20g/L时，一般将其反应的温度设定在20~40℃之间。
4、溶液的pH值
在pH值2~4范围内，通常可得到较快的有机物分解速率。
三、Fenton法实验操作步骤
芬顿试剂的主要药剂是硫酸亚铁、双氧水和碱。硫酸亚铁与双氧水的投加顺序会影响到废水的处理效果。
1、先通过正交实验将硫酸亚铁与双氧水的投加比例得出(一旦控制不好便容易返色)
2、调节pH值，投加硫酸亚铁，再投加双氧水。
3、再投加碱，调节pH使污泥沉降即可。
硫酸亚铁投加后反应15分钟左右，再进行双氧水的投加，反应20~40分钟后再加入碱回调pH值，处理效果更佳。
若进水水质不固定，如何控制双氧水的添加量不过量？
投加量需要通过反复试验确定一个相对保守的量，然后在现场操作时进行微调。
某水样的理论芬顿试剂投加计算公式：
水样1000mL，去除COD4500mg/L，COD：H202 1:1，H2O2：Fe2+ 10：1
双氧水浓度30%，即1mL含300mgH202
亚铁溶液质量浓度8%，即1mL含80mgFeSO4·7H2O
双氧水质量=1×1L×4500mg/L=4500mg
双氧水体积=4500mg/300mg/mL=15mL
双氧水摩尔质量=4500/34=132.35mmol
亚铁摩尔质量=132.35/10=13.24mmol
亚铁质量=13.24×278=3679.4mg
亚铁溶液体积=3679.4/80=45.99mL
结论1：理论投加量吨废水投双氧水10~15升，每吨双氧水1200元，即吨废水耗双氧水12~18元；
结论2：理论投加量吨废水投硫酸亚铁3.6kg，每硫酸亚铁600元，即吨废水耗硫酸亚铁2.16元；
如果不需要去除4500COD，再按比例减。
四、普通Fenton氧化法在难降解废水处理中的应用
1、处理酚类废水
孟庆尧等采用Fenton氧化对含酚类物质的废水进行了处理研究，结果表明：在pH为4，H2O2投加量为25mg/L，Fe2+ 投加量为4mg/L，时间为1h，温度为室温时，苯酚去除率可达到较高水平，COD的降解也取得了明显的效果。
程丽华等采用Fenton试剂对酚类物质模拟水样进行处理研究，当H2O2浓度为4mmol/L、FeSO4浓度为0.5mmol/L，pH为3，室温反应40min，Fenton试剂对7种酚类物质进行处理，去除率均在98%以上。
2、处理印染废水
沈拥军等采用Fenton氧化法对活性皂青印染废水进行降解处理，表明在FeSO4/H2O2摩尔比为2∶3，废水pH值为5.0，反应温度为40℃时，印染废水色度去除率可达到99.9%，COD去除率可达到89.4%。
王滨松等采用Fenton试剂对三种活性染料(orangeBN、navyRGB和redRGB)废水进行降解研究，结果表明：进行工艺优化后，三种染料的脱色率均在99%以上，在脱色的工艺条件下，通过正交试验得出这三种染料的COD去除率分别能够达到88.9%，98.3%和93.4%。
3、处理皮革废水
王成军等对皮革废水生物出水采用Fenton试剂法进行处理，表明在pH值为5，H2O2投加量为200mg/L，Fe2+的投加量为500mg/L，反应时间50min的条件下，COD的质量浓度由333mg/L 降至89mg/L，色度从90倍降至5倍以下，出水达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)皮革废水一级标准。
五、Fenton氧化法仍存在的问题
Fenton氧化法在众多相关的废水处理技术中，已被认为是最有效、最简单且经济的方法之一，可仍有很多问题尚需解决。
1、久置双氧水易分解，质量分数不稳定，需要经常标定；
2、过氧化氢的利用率较低，处理成本较高；
3、亚铁离子容易流失，影响出水色度，需要后续脱色处理；
4、pH使用范围较窄，经常需要调节废水的pH值，增加处理成本；
5、遇到最多的问题可能更多是产生的污泥如何处理？作危险废物还是再利用？企业如何解决高额的运行费用？有很多污水站芬顿反应产生的污泥，通过板框压滤机，浓缩后脱水。而产生的污泥含有大量的微生物、多种金属离子、有机污染等。如果作为废物处理，不仅仅是对资源的一种浪费，还会对环境造成严重的二次污染。
原标题：【干货】芬顿氧化技术原理、加药计算及应用举例！
